(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震対象物と該免震対象物の重量を支持する水平の設置面との間に介在する免震装置であって、
前記免震対象物の重量を上面側に受けるケーシング体と、
下端部を前記ケーシング体の下面から下方に突出して、前記設置面に接触する主球体と、
前記主球体より小径であり、前記主球体を包囲する配列で前記ケーシング体に保持されつつ、下端を前記設置面に接触させる複数の副球体と、
前記ケーシング体の鉛直方向中心軸線上に中心をもつ第１円周に沿って配列され、前記主球体より小径であり、第１高さで前記主球体の上半部に接触するように、前記ケーシング体と前記主球体との間に介在する複数の第１球体と、
前記鉛直方向中心軸線上に中心をもつ第２円周に沿って配列され、前記主球体より小径であり、前記第１高さより低い第２高さで前記主球体の上半部に接触するように、前記ケーシング体と前記主球体との間に介在する複数の第２球体とを備え、
前記設置面が水平方向に第１所定値以上の加速度で動くときは、前記主球体および前記副球体のうちの少なくとも前記主球体は前記設置面上を転動するように、前記主球体は前記第１球体および前記第２球体を介して前記ケーシング体に保持され、
前記設置面の水平方向の加速度が前記第１所定値より小さい第２所定値未満になったときに、前記第１球体または前記第２球体が、転動状態から転動停止状態に変化して、前記主球体の転動を制動するように、前記ケーシング体が前記第１球体または前記第２球体を保持していることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１記載の免震装置において、
前記副球体は、前記主球体が前記設置面上を転動しているときに、前記設置面上を転動するかまたは滑るように、前記ケーシング体に保持されていることを特徴とする免震装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の免震装置において、
前記第１球体は前記第１円周上に等角度間隔に配列されると共に、前記第２球体は前記第２円周上に等角度間隔に配列され、
前記第２球体の角度間隔は、前記第１球体の角度間隔より小さく設定されていることを特徴とする免震装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震装置において、
前記免震対象物は、屋内に載置される載置物であることを特徴とする免震装置。
【請求項５】
請求項４に記載の免震装置において、
単一または複数の前記載置物が上面に載置される剛体板の下面に、所定の配置で複数、固定されることを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震の揺れが免震対象物に伝わることを抑制する免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、免震対象物としての上部構造体と、該上部構造体の重量を支持する下部構造体との間に介在する転がり支承型の免震装置を開示する。該免震装置は、ケーシング体と、地震発生時に下部構造体の上面を転動する単一の大鋼球とを備える。大鋼球は、その上半部において、第１高さの円周配列の複数の第１小鋼球と、第１高さより低い第２高さの円周配列の複数の第２小鋼球とを介してケーシング体に保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４９９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の免震装置は、免震対象物が大重量であって、大鋼球が支持する重量が増大すると、大鋼球が、下部構造体における免震装置の設置部としての設置面に強く押されることになる。このため、地震が実際に起きたときに、設置面に対する大鋼球の転動が阻害されて、免震機能が低下している。
【０００５】
本発明の目的は、免震対象物が大重量であっても、球体を円滑に転動させて、免震機能を適切に発揮できる免震装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の免震装置は、
免震対象物と該免震対象物の重量を支持する水平の設置面との間に介在する免震装置であって、
前記免震対象物の重量を上面側に受けるケーシング体と、
下端部を前記ケーシング体の下面から下方に突出して、前記設置面に接触する主球体と、
前記主球体より小径であり、前記主球体を包囲する配列で前記ケーシング体に保持されつつ、下端を前記設置面に接触させる複数の副球体と、
前記ケーシング体の鉛直方向中心軸線上に中心をもつ第１円周に沿って配列され、前記主球体より小径であり、第１高さで前記主球体の上半部に接触するように、前記ケーシング体と前記主球体との間に介在する複数の第１球体と、
前記鉛直方向中心軸線上に中心をもつ第２円周に沿って配列され、前記主球体より小径であり、前記第１高さより低い第２高さで前記主球体の上半部に接触するように、前記ケーシング体と前記主球体との間に介在する複数の第２球体とを備え、
前記設置面が水平方向に第１所定値以上の加速度で動くときは、前記主球体および前記副球体のうちの少なくとも前記主球体は前記設置面上を転動するように、前記主球体は前記第１球体および前記第２球体を介して前記ケーシング体に保持され、
前記設置面の水平方向の加速度が前記第１所定値より小さい第２所定値未満になったときに、前記第１球体または前記第２球体が、転動状態から転動停止状態に変化して、前記主球体の転動を制動するように、前記ケーシング体が前記第１球体または前記第２球体を保持していることを特徴とする。
【０００７】
本発明の免震装置によれば、免震対象物の重量が、主球体と、主球体を包囲して配置される複数の副球体とに分散して、支持されるようになっている。この結果、主球体は、屋内載置物から免震装置にかかる重量が大きくても、設置面にロックすることなく、転動可能な摩擦力で支持されることになる。これにより、地震発生時には、主球体が円滑に転動して、免震装置の免震機能が適切に発揮される。
本発明の免震装置によれば、設置面の揺れが収まってくると、主球体の転動が制動されて、これに伴い、主球体は設置面に対する水平方向相対変位を抑制される。これにより、揺れが収束するときに、設置面に対する免震装置の相対変位を速やかに減衰させることができる。
【０００８】
本発明の免震装置において、好ましくは、前記副球体は、前記主球体が前記設置面上を転動しているときに、前記設置面上を転動するかまたは滑るように、前記ケーシング体に保持されている。
【０００９】
この構成によれば、各副球体は、設置面上を転動するかまたは滑るかして、設置面上の主球体の転動を阻害することなく、設置面への免震対象物の重量を分担することができる。
【００１２】
本発明の免震装置において、好ましくは、前記第１球体は前記第１円周上に等角度間隔に配列されると共に、前記第２球体は前記第２円周上に等角度間隔に配列され、前記第２球体の角度間隔は、前記第１球体の角度間隔より小さく設定されている。
【００１３】
この構成によれば、主球体は、設置面を転動中、その中心がケーシング鉛直体の方向中心軸線から水平方向にずれようとすると、該鉛直方向中心軸線の周りに密に分布する第２球体と当接して、水平方向のずれを阻止される。これにより、主球体の転動が安定化し、免震装置の良好な免震機能を維持することができる。
【００１４】
本発明の免震装置において、好ましくは、前記免震対象物は、屋内に載置される載置物である。
【００１５】
この構成によれば、震対象物は、屋内に載置される載置物であるので、免震装置は、屋外に配置されるときに比して、防水や防塵対策のための構成を省略して、簡単化することができる。
【００１６】
本発明の免震装置において、好ましくは、単一または複数の前記載置物が上面に載置される剛体板の下面に、所定の配置で複数、固定される。
【００１７】
この構成によれば、剛体板の下面に固定する免震装置の個数および配置を変更して、共通の免震装置を種々の屋内載置物の免震に適用することができる。これにより、免震装置を、共通化して、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本箱とそれに取付けられた免震装置との構成図。
【図２】免震装置の垂直断面図。
【図３】免震装置をその下面側から見たときの斜視図。
【図４】図２の主要部を拡大して免震装置の各部における作用力について説明した図。
【図５】免震装置により仏像の免震対策を施すときの全体図。
【図６】免震対策を施されたベッドの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１において、本箱２は、多数の書籍９を収納して、剛体板３上に載置される。本箱２は、免震装置１により免震される免震対象物の一例である。免震装置１が免震を行う免震対象物は、本箱２以外の家庭に配備され、地震発生時に転倒や収納物の落下により被害が予測される他の屋内載置物（例：大型冷蔵庫やタンス）であってもよい。
【００２０】
剛体板３は、上面視で矩形であり、上に載置される本箱２の重量により変形しない剛性を有し、例えば鋼板から成る。４つの免震装置１は、剛体板３の下面側の４隅に上面側をボルト等により固定される。こうして、複数の免震装置１が、免震対象物としての本箱２と、本箱２の重量を支持する水平の床４との間に剛体板３と共に介在することになる。
【００２１】
本箱２は、剛体板３の上面に単に重量で載置されるだけでなく、地震発生時に剛体板３と一体に変位するように、所定の留め具により剛体板３に固定されてもよい。床４は、カーペットのような軟らかい材質ではなく、フローリング等の硬い材質のものである方が、免震対象物に対する免震装置１による免震効果が高まる。
【００２２】
図２は免震装置１の垂直断面図、図３は免震装置１を下面側から見た図、図４は、免震装置１の主要部を拡大して、所定部位の作用力を示した図である。
【００２３】
免震装置１はケーシング体１１を備え、ケーシング体１１は、鉛直方向中心軸線としての中心線８に対する回転体の形状とされ、円柱状の外観になっている。ケーシング体１１は、上から順番に上側部分１２、下側部分１３、下蓋部分１４および抜け止め板１５が積層されている。
【００２４】
凹所１９は、下向きに開口して、上側部分１２に、後述の小鋼球２４の径より少し大きい深さで形成され、円形の天井面２０と、天井面２０の周縁から直角に垂下する円柱側面の周面２１とを有している。上側部分１２は、下面において凹所１９の周縁に沿って所定量隆起する円周リブ２２を有している。計１１個の小鋼球２４は、中心線８を中心とする円周線としての第１円周に沿って隣り同士が点接触する第１高さの第１円周配列２５で凹所１９の周面２１に沿わせて配設される。
【００２５】
凹所２９および円柱孔３０は、上下に連なって、下側部分１３に形成される。円柱孔３０は、下蓋部分１４に延長されて、形成されている。凹所２９は、上向きに開口するように、円周リブ２２の隆起量と後述の小鋼球３９の径との合計より少し大きい深さで下側部分１３に形成される。凹所２９は、下側部分１３の上面から垂下する円周面の周面３４と周面３４の下端に連なる段面３５とを有する。段面３５の水平方向の幅は、小鋼球３９の径（直径）より短く、小鋼球３９の半径より長い。したがって、中心線８側の小鋼球３９の端部は、段面３５より中心線８側に張り出している。
【００２６】
複数のボルト５２は、上側部分１２と下側部分１３とを接合する。具体的には、上側部分１２の円周リブ２２が下側部分１３の凹所２９の上端部に位置するように、上側部分１２と下側部分１３とが合わせられてから、複数のボルト５２が、上側部分１２の挿通孔に挿通され、下端部において下側部分１３に螺着して、上側部分１２と下側部分１３とを接合する。上側部分１２と下側部分１３との接合状態では、凹所１９，２９および円柱孔３０が、それらの中心線をケーシング体１１の中心線８に揃えて、上側から順番に配置される。
【００２７】
小鋼球３９は、計１７個存在し、中心線８を中心とする円周線としての第２円周に沿って隣り同士が相互に点接触するように、凹所２９の周部に配設され、上側から上側部分１２の下面に押さえられる。小鋼球３９の配列は、第１高さより低い第２高さの第２円周配列４０を構成する。この例では、小鋼球３９の径は小鋼球２４の径と等しく設定されている。
【００２８】
主鋼球４３は、円柱孔３０の下側の開口端から円柱孔３０内に挿入され、ケーシング体１１内への組付け状態では、上半部において第１円周配列２５の小鋼球２４および第２円周配列４０の小鋼球３９に点接触する。第１円周配列２５は、第２円周配列４０より上側にあるので、第１円周配列２５の直径（小鋼球２４の中心を連ねる円周の直径）は第２円周配列４０の直径（小鋼球３９の中心を連ねる円周の直径）より小さい。
【００２９】
円柱孔３０の直径は、主鋼球４３の直径よりわずかに大きく、主鋼球４３がその転動時に円柱孔３０に接触することなく転動することを許容する。円柱孔３０には、主鋼球４３を収納する空間としての役割の他に、主鋼球４３が転動時に水平方向に中心線８から大きくずれたときのストッパとしての役割も果たす。
【００３０】
副鋼球４９は、主球体としての主鋼球４３を中心とする円周状に配列される副球体として、計１８個、存在し、中心線８を中心とする円周線上に等角度間隔（２０°）でかつ円周方向に隣接するもの同士が接触しないように下側部分１３の下面に形成された半球凹所５０に上半部を挿入されて、保持される。下蓋部分１４は、下側部分１３の下面に当てられて、副鋼球４９を下側から保持すると共に、副鋼球４９の脱落を阻止する。半球凹所５０には、副鋼球４９が転動し易くするための潤滑剤としてのグリースを塗布することができる。
【００３１】
抜け止め板１５は、中心に円形開口４６を有し、下蓋部分１４の下面に固定される。主鋼球４３の下端部は、円形開口４６から下方に露出する。副鋼球４９の下端部もまた、抜け止め板１５の開口から下方に露出する。免震装置１が、上方から重量を受けて、床４に載置されるときは、主鋼球４３は第１円周配列２５の小鋼球２４および第２円周配列４０の小鋼球３９に当接することにより、また、副鋼球４９は半球凹所５０に当接することにより、それぞれ上方への変位を制限される。
【００３２】
これにより、免震装置１が床４に載置されるときは、主鋼球４３および副鋼球４９は、下端部をケーシング体１１の下端から所定長さ、下方に突出させた状態で、下端を床４に当てる。
【００３３】
また、主鋼球４３から抗力により、小鋼球２４は、上側部分１２の凹所１９の天井面２０と周面２１とに接触し、下端は無接触の状態になる。小鋼球３９は、上側部分１２の下面と周面３４とに接触し、下端は段面３５から僅かに浮いた状態になる。この結果、小鋼球２４，３９共に、ケーシング体１１に対して上面側と外周側との２点接触の状態になり、面接触に比して転動し易い状態になる。
【００３４】
実施形態では、第１球体としての小鋼球２４および第２球体としての小鋼球３９は、径が等しいと共に、主球体としての主鋼球４３より小径とされる。第１円周配列２５における小鋼球２４および第２円周配列４０における小鋼球３９は、共に、中心線８の回りに等角度間隔で配置されているが、小鋼球３９の角度間隔は小鋼球２４の角度間隔より小さい。
【００３５】
図４を参照して、免震装置１の所定部位の作用力について説明する。免震装置１が、その上に載置されている本箱２（書籍９を収納している状態の本箱２）から受けている重量を総重量Ｗｔで表わす。免震装置１自体の重量は、本箱２の重量に対して無視できる大きさであるので、以下、０とする。総重量Ｗｔは、免震装置１を介して床４に支持される。主鋼球４３および各副鋼球４９は、均等の分担重量Ｗｎ（＝総重量Ｗｔ／１９）で床４に支持される。
【００３６】
主鋼球４３の分担重量Ｗｎは、第１円周配列２５の小鋼球２４および第２円周配列４０の小鋼球３９を介してケーシング体１１から受けたものである。各小鋼球２４および各小鋼球３９から主鋼球４３に鉛直方向に作用する荷重は一律の荷重Ｗｐ（＝Ｗｎ／小鋼球２４，３９の合計数２８）となる。主鋼球４３に対する多数の小鋼球２４，３９による荷重分散は、主鋼球４３の転動を円滑化させる。各小鋼球２４および各小鋼球３９における荷重Ｗｐは、主鋼球４３との接触点における法線方向と接線方向とに分解される。
【００３７】
図４において、小鋼球２４では、主鋼球４３に対する荷重Ｗｐは、法線方向の分力Ｗｖ１と接線方向の分力Ｗｈ１とに分解される。小鋼球３９では、主鋼球４３に対する荷重Ｗｐは、法線方向の分力Ｗｖ２と接線方向の分力Ｗｈ２とに分解される。小鋼球２４は、小鋼球３９より上で主鋼球４３に接触しているので、分力Ｗｖ１＞分力Ｗｖ２および分力Ｗｈ１＜分力Ｗｈ２の関係が生じる。
【００３８】
分力Ｗｖ１＞分力Ｗｖ２とは、主鋼球４３に対する摩擦力が小鋼球３９より小鋼球２４の方が強いことを意味する。このことは、主鋼球４３の転動に伴って、小鋼球２４は小鋼球３９より転動し易いこと、または小鋼球３９は小鋼球２４より滑り易いことを意味する。
【００３９】
説明の便宜上、図４の左右方向に対応する床４の揺れ方向を左揺れ方向Ｈａおよび右揺れ方向Ｈｂという。また、主鋼球４３の転動方向について、図４における時計方向および反時計方向を単に時計方向Ｒａおよび反時計方向Ｒｂという。
【００４０】
地震発生時に床４がそれぞれ左揺れ方向Ｈａおよび右揺れ方向Ｈｂに揺れるとき、主鋼球４３には、床４との摩擦によりそれぞれ時計方向Ｒａおよび反時計方向Ｒｂの転動駆動力が作用する。
【００４１】
以下、地震発生に伴って床４に左揺れ方向Ｈａおよび右揺れ方向Ｈｂに揺れが生じた時の免震装置１の全体の作用について説明する。
【００４２】
本箱２から免震装置１に作用する総重量Ｗｔは、単一の主鋼球４３と複数の副鋼球４９とにより分散するので、主鋼球４３の受け持つ分担重量Ｗｎは、総重量Ｗｔが大きいにもかかわらず、床４と主鋼球４３との間の所定の摩擦力を残す程度で、十分に減少する。このことは、主鋼球４３が、地震発生時に、床４の左揺れ方向Ｈａまたは右揺れ方向Ｈｂの揺れに対して床４に対してロック状態になって、床４と一体に左揺れ方向Ｈａまたは右揺れ方向Ｈｂに揺れてしまう事態を回避する。
【００４３】
なお、床４と主鋼球４３との間に残す所定の摩擦力とは、床４が、水平方向に第１所定値以上の加速度で動くときに、主鋼球４３が床４に対して滑り始めることなく、該所定の摩擦力により転動することを保証できる大きさ範囲に含まれるものとして設定される。該所定の摩擦力は、免震装置１においてケーシング体１１が主鋼球４３および副鋼球４９を保持する保持力等の内部因子以外に、免震対象物の重量や床４の表面状態等の外部因子の値によっても変化するが、外部因子の値は想定範囲内にあるものとして、内部因子の値のみを調整して、設定できる。
【００４４】
第１円周配列２５の小鋼球２４は、第２円周配列４０の小鋼球３９より中心線８に近い位置にあり、第１円周配列２５の存在は、主鋼球４３の下端において分担重量Ｗｎが中心線８から分散せず、中心線８の箇所に集中させて、前述の所定の摩擦力を確保し易くする。この結果、主鋼球４３は、床４の左揺れ方向Ｈａまたは右揺れ方向Ｈｂの揺れ時に床４に対して転動することになる。
【００４５】
さらに、第１円周配列２５の小鋼球２４および第２円周配列４０の小鋼球３９の各々は、前述したように、ケーシング体１１に対して上面側と外周側との２点で点接触の状態にある。このことは、小鋼球２４，３９がケーシング体１１に半円弧断面の面等を介して線接触や面接触している場合に比して、小鋼球２４，３９は、主鋼球４３側から転動駆動力を受けると、転動し易い状態にあることを意味する。そして、小鋼球２４，３９が、主鋼球４３の転動時に、主鋼球４３に対して滑ることなく、転動することは、主鋼球４３の転動に対する制動力を極めて低くする。この結果、主鋼球４３は、床４の左揺れ方向Ｈａまたは右揺れ方向Ｈｂの揺れ時に床４に対して円滑に転動開始する。
【００４６】
第２円周配列４０の小鋼球３９は、第１円周配列２５の小鋼球２４より中心Ｏに近い高さで、かつ中心線８の回りに小鋼球２４より小さい等角度間隔で主鋼球４３に接触している。これにより、主鋼球４３は、中心Ｏが転動時に水平方向のどの方向へ中心線８から離反しようとしても、中心線８の回りに密に分布した小鋼球３９との当接により、離反を抑制される。この結果、主鋼球４３は、転動の際は、主鋼球４３の中心Ｏをケーシング体１１の中心線８上に保持しつつ、転動することにより、安定して転動することができる。
【００４７】
実際に、地震が発生して、床４が左揺れ方向Ｈａまたは右揺れ方向Ｈｂに揺れるときは、主鋼球４３および副鋼球４９のうち少なくとも主鋼球４３は、床４上を転動する。副鋼球４９は、主鋼球４３のように小鋼球２４，３９との点接触でなく、半球凹所５０との面接触でケーシング体１１に保持されているので、主鋼球４３に比して転動し難くなる。
【００４８】
しかしながら、前述したように、半球凹所５０内へのグリースの塗布により副鋼球４９と半球凹所５０との摩擦力が十分に低下される。これにより、左揺れ方向Ｈａおよび右揺れ方向Ｈｂの閾値以上の加速度を伴う揺れに対して、副鋼球４９は、床４との間の摩擦力により床４を転動する。副鋼球４９は、床４とは点接触の状態になっているので、床４に対して転動しなくても、少なくとも床４上を滑ることにより、床４へのロックは回避される。この結果、少なくとも主鋼球４３の転動は保証される。
【００４９】
床４上の主鋼球４３の転動と副鋼球４９の転動または滑りとにより、地震発生時の左揺れ方向Ｈａおよび右揺れ方向Ｈｂへの床４の揺れに対して、免震装置１の水平方向位置は保持される。また、これにより、免震装置１に載置されている本箱２は、免震装置１の機能により免震されて、本箱２は地震発生前の位置を保持する。この結果、地震収束後、本箱２を地震発生前の元の位置に戻す手間を省略することができる。
【００５０】
また、地震が弱まるに従い、左揺れ方向Ｈａおよび右揺れ方向Ｈｂの加速度が低下する。これに伴い、時計方向Ｒａおよび反時計方向Ｒｂの主鋼球４３の回転力が弱まる一方、ケーシング体１１による小鋼球２４，３９の保持力としてのケーシング体１１と小鋼球２４，３９との間の動摩擦力、およびケーシング体１１による副鋼球４９の保持力としての半球凹所５０と副鋼球４９と間の動摩擦力が相対的に高まる。
【００５１】
そして、床４の水平方向の加速度が第１所定値より小さい第２所定値未満になったときに、小鋼球２４，３９の一方または両方が転動状態から転動停止状態に変化するように、ケーシング体１１による小鋼球２４，３９の保持力が設定される。具体的には、該保持力は、小鋼球２４，３９の個数、ケーシング体１１と小鋼球２４，３９との間の接触部の高さ、ならびにケーシング体１１および小鋼球２４，３９の材質もしくは表面粗さ等の免震装置１の各部の内部因子により変化する。したがって、想定される免震対象物の重量や、想定される設置面の材質等の外部因子に対して該保持力が所定範囲に収まるように、内部因子の値が調整される。
【００５２】
この結果、床４の水平方向の加速度が第２所定値未満になったときに、小鋼球２４，３９の一方または両方が転動状態から転動停止状態に変化する。これにより、主鋼球４３は、転動停止した小鋼球２４または小鋼球３９からの転動拘束力としての動摩擦を受けて、転動を制動される。さらに、これに伴い、床４に対する主鋼球４３の水平方向の相対変位も制動され、免震装置１は床４に対する水平方向変位を速やかに減衰される。この結果、本箱２は、地震終了後、速やかに床４に対する揺れを停止する。
【００５３】
次の表１〜４は免震装置１の効果について調べた実験の計測データである。これらの表では、実施例のデータと比較例とのデータとを対比している。実験結果を説明する前に、実験状況について概説する。当該実験では、矩形の鋼板の下面の四隅に４つの免震装置を固定したものを実施例および比較例としている。ここで鋼板とは、図１の剛体板３に相当するものである。
【００５４】
実施例では、図１の免震装置１が選択され、比較例では、特許文献１の免震装置が選択されている。すなわち、実施例で選択されている免震装置１では、図２および図４に示すように、免震装置１を床４に載置した状態において、第１円周配列２５の各小鋼球２４は、上側部分１２の凹所１９の天井面２０および周面２１に２点接触している。さらに、第２円周配列４０の各小鋼球３９は、上側部分１２の円周リブ２２および下側部分１３の凹所２９の周面３４に２点接触している。
【００５５】
これに対し、比較例の免震装置は、免震装置１の主鋼球４３に相当するものは装備するが、副鋼球４９に相当するものは装備しない構成となっている。また、比較例の免震装置は、免震装置１の周面２１に相当する周面が、免震装置１の周面２１のように水平面に対して垂直な垂下壁ではなく、半円弧の断面となっている。すなわち、比較例の免震装置では、特許文献１の図面に示されているように、第１円周配列２５の小鋼球２４に相当する小鋼球は、第１円周配列２５の外周側において半円弧状周面に面接触し、第２円周配列４０の小鋼球３９に相当する小鋼球は、下端において、段面３５に相当する部位にも接触している。
【００５６】
実験において実施例として用いた免震装置１の各部の具体的な寸法は次のとおりである。比較例の免震装置の各要素の諸元の値は、実施例の対応要素の諸元の値と同一である。
【００５７】
免震装置１の上面から主鋼球４３の下端までの高さ：７６．３４ｍｍ
ケーシング体１１の直径：１２０ｍｍ
小鋼球２４，３９の径（「径」とは直径を意味する）：共に１０ｍｍ
副鋼球４９の径：１２ｍｍ
小鋼球２４の中心を連ねる第１円周配列２５の円周の直径：３５．８５ｍｍ
小鋼球３９の中心を結ぶ第２円周配列４０の円周の直径：５５ｍｍ
主鋼球４３の径：５０ｍｍ
円形開口４６の直径：３５ｍｍ
円柱孔３０の直径：５０．２ｍｍ
抜け止め板１５からの主鋼球４３および副鋼球４９の下方突出量：３．３４ｍｍ
【００５８】
実験では、免震装置が４個下面に取付けられた鋼板（構成上は、図１の剛体板３に相当）自体を免震対象物にしている。すなわち、該鋼板の寸法は、（縦）８３８ｍｍ×（横）８３８ｍｍ×（厚さ）９ｍｍとし、該鋼板は、約５０ｋｇの十分な重量を有し、実験では免震対象物を兼ねたものとなっている。
【００５９】
実験は、免震装置を取り付けた該鋼板（以下、「重量鋼板」という）を、床４を想定した所定のサイズおよび広さの実験台上に載置し、該実験台を加振装置で水平方向に揺らすことにより、行った。
【００６０】
表１〜４において、周波数とは、加振装置が実験台を揺らすために、加振装置が実験台に加えた周波数（単位：Ｈｚ）である。入力加速度は、実験台に取付けた加速度センサによる計測値を示す。また、応答加速度は、重量鋼板の上面に取付けた加速度センサの計測値を示す。
【００６１】
表１〜４は、加振装置が実験台に加えた水平方向に揺れの最大加速度がそれぞれ５０ｇａｌ、１００ｇａｌ、２００ｇａｌおよび５００ｇａｌに対応している。これに対し、入力加速度は、実験台の実際の加速度として実験台に取付けた加速度センサが示した計測値であるので、表１〜４における入力加速度はそれぞれ５０ｇａｌ、１００ｇａｌ、２００ｇａｌおよび５００ｇａｌから若干ずれている。なお、５００ｇａｌは、震度７に相当し、東日本大震災級の地震の加速度に相当する。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
【表２】
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【００６４】
【表３】
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【００６５】
【表４】
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【００６６】
上記表１〜４から、実施例は、比較例に比して、どの入力加速度及び周波数においても、応答加速度が入力加速度に対して大幅に低下していることが分かる。さらに、実施例における加速度の低下率（＝応答加速度／入力加速度）は、比較例の低下率に比して入力加速度が高いほど、および周波数が高いほど顕著になっていることが分かる。これらのことは、免震機能（免震対象物の水平方向の揺れ減少機能）において実施例が比較例に対して格段に優れていることを意味する。
【００６７】
また、上記表１〜４において網掛けされている応答加速度は、応答加速度＞入力加速度となっている応答加速度を表している（表４には、網掛けに該当する応答加速度無し）。実施例および比較例共に、免震機能が発揮できない入力加速度及び周波数が存在している。しかしながら、実施例において免震機能を開始する最小入力加速度及び最小周波数は、比較例のものより低下している。このことは、実施例は、比較例に比して低い入力加速度及び周波数の地震に対しても免震機能を発揮できることを意味する。
【００６８】
図５は家庭内載置物以外の屋内載置物の免震に免震装置１を利用した例を示している。仏像６０は、例えばお寺のお堂に配置され、地震発生時に転倒し易い屋内載置物となっている。台５８は、仏像６０が上面に載置される台として十分な広さと剛性を有している。
【００６９】
免震装置１は、台５８の下面の４隅の各隅に、上面を固定され、仏像６０と水平な設置面としてのお堂の板敷き６１との間に介在するようになっている。免震装置１の個数および所定の配置は、図５の例に限定されず、仏像６０の重量および台５８の広さに応じて変更される。これにより、免震装置１付きの台５８は、サイズや免震装置１の個数が異なるものを複数タイプ用意し、お寺や教会等の民間施設や、民間事業所や、美術館や郷土歴史館等の公共施設に載置される屋内載置物に合わせて、対応のタイプのものを選択して、使用する。その際、台５８は相違するものの、免震装置１は、種々の台５８に対して同一のものを使用することができるので、免震装置１の量産化による免震装置１のコスト低減を図ることができる。
【００７０】
地震発生時では、板敷き６１の水平方向の往復的な揺れに対して、各免震装置１の主鋼球４３および副鋼球４９のうち少なくとも主鋼球４３が転動し、仏像６０は、免震装置１により免震されて、転倒を防止される。
【００７１】
仏像６０は、澱粉・膠などで部位が接合されていたり、金箔が貼られていることがある。そのような場合には、仏像６０は、転倒しなくても、微震、軽震および弱震の小さい揺れに対してそれら部位が分離や剥離してしまうことがある。免震装置１は、前述の計測データで示したように、加速度や周波数の小さい揺れに対しても免震機能を十分に発揮するので、仏像６０の転倒防止だけでなく、接合部の分離や金箔の剥離の防止にも寄与することができる。
【００７２】
図６は免震装置１を病院の患者６７用のベッド６５に適用したものである。「東日本大震災」では、ベッド上の入院患者が、長くかつ大きな揺れを感じて、船酔いのような症状を起こして食欲不振から体調不良を訴えたことが報告されている。ベッド６５に適用した図６の免震装置１は、ベッド６５の転倒やベッド６５からの患者６７の転げ落ち防止と共に、このような揺れによる体調不良を防止するものである。
【００７３】
ベッド６５は、布団６６が敷かれ、各隅には脚部６８を備え、計４本の脚部６８により床６９に支持される。免震装置１は、各脚部６８の下端に取付けられ、脚部６８の下端と床６９との間に介在する。床６９は、免震装置１の水平性を確保するために、カーペットのような軟らかい材質のものでなく、フローリングやコンクリート等の硬い材質のものが望ましい。
【００７４】
地震の発生に伴って、床６９に横揺れが生じると、各免震装置１では、床６９に対して、主鋼球４３が転動すると共に、副鋼球４９が転動または滑る。これにより、床６９の揺れがベッド６５の患者６７に伝わることが防止されて、患者６７が船酔いのような気分になることを防止する。
【００７５】
本発明は以上説明した実施形態に限定されることなく、種々に変形して実施することができる。例えば、実施形態では、免震対象物は、家庭の屋内載置物となっているが、家庭以外の公共や民間の施設で使用されたり、展示されたりする大型で高さのある屋内載置物であってもよい。免震対象物は、さらに、所定の屋外載置物や建築物であってもよい。ただし、免震装置１は、屋外での使用の際には、所定の防水性や防塵性を考慮する必要がある。
【００７６】
図５の実施形態では、剛体板としての台５８上に単一の屋内載置物としての仏像６０が１つしか載置されていないが、複数の屋内載置物が共通の台５８上に載置されているようになっていてもよい。共通の台５８上に載置される複数の屋内載置物は、共通の台５８上に水平方向に並べられていてもよいし、例えば複数の直方体容器が鉛直方向に積まれるように、共通の台５８上に鉛直方向に積まれて載置されてもよい。
【００７７】
実施形態では、小鋼球２４の総数は１１個、小鋼球３９の総数は１７個、副鋼球４９の総数は１８個としているが、これはあくまで一例であり、その他の複数の個数を設定することができる。
【００７８】
実施形態では、小鋼球２４の径＝小鋼球３９の径＜副鋼球４９の径としているが、これに限定されない。小鋼球２４の径≠小鋼球３９の径としたり、小鋼球２４の径または小鋼球３９の径＝副鋼球４９の径とすることもできる。
【００７９】
実施形態では、副鋼球４９は、中心線８を中心とする円周線上に配置されているが、円周線上に配置されていなくても、主鋼球４３を包囲するように配置されていれば、例えば楕円の輪郭線上に配置されてもよい。
【００８０】
実施形態では、副鋼球４９は、ケーシング体１１に半球凹所５０を介して支持されている。半球凹所５０に代えて、水平断面が正方形の角柱孔にすることもできる。該角柱孔は、下側部分１３の下面側に下向きに形成され、かつ正方形の一辺が副鋼球４９の径に等しく、かつ深さが副鋼球４９の径より短くかつ副鋼球４９の径の半分より長くされる。角柱孔による副鋼球４９の支持では、支持点が角柱孔の天井面における１箇所と、角柱孔の４つの側壁面における４箇所との計５箇所の点接触となるので、ケーシング体１１による副鋼球４９の保持力が減少し、副鋼球４９は転動し易くなる。
【００８１】
図１における免震装置１の適用例では、複数の免震装置１が、剛体板３の下面に取付けられて、剛体板３を介して免震対象物としての本箱２を支持している。しかし、剛体板３を省略して、本箱２の下面の四隅に免震装置１を直接取り付けることもできる。
【００８２】
実施形態では、小鋼球２４，３９、主鋼球４３および副鋼球４９は、いずれも鋼製であるが、所定の剛性が確保される球体であれば、鋼以外の材料（例：セラミック）であってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・免震装置、２・・・本箱（免震対象物または屋内載置物）、３・・・剛体板、４，６９・・・床（設置面）、８・・・中心線（鉛直方向中心軸線）、１１・・・ケーシング体、２４・・・小鋼球（第１球体）、２５・・・第１円周配列（第１円周）、３９・・・小鋼球（第２球体）、４０・・・第２円周配列（第２円周）、４３・・・主鋼球（主球体）、４９・・・副鋼球（副球体）、６０・・・仏像（免震対象物または屋内載置物）、６１・・・板敷き（設置面）、６５・・・ベッド（免震対象物または屋内載置物）。
【要約】
【課題】免震対象物が大重量であっても、免震機能を適切に発揮できる免震装置を提供する。
【解決手段】免震装置１は、ケーシング体１１を介して本箱２の重量を受ける主鋼球４３およびその周りの複数の副鋼球４９と、主鋼球４３の上半部に接触する第１円周配列２５の小鋼球２４と、第１円周配列２５より低い位置で主鋼球４３の上半部に接触する第２円周配列４０の小鋼球３９とを備える。主鋼球４３および副鋼球４９のうち少なくとも主鋼球４３は、床４が所定値以上の加速度で揺れるとき、床４を転動するように、ケーシング体１１に保持される。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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